DE112013005918T5 - Pixelschaltung für Amoled-Displays - Google Patents
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Abstract
Ein System zur Steuerung eines Displays, wobei jede Pixelschaltung eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Treibertransistor, einen Speicherkondensator, eine Bezugsspannungsquelle und eine Programmierspannungsquelle umfasst. Der Speicherkondensator speichert eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung, und ein Controller liefert eine Programmierspannung, die eine kalibrierte Spannung für einen bekannten Zielstrom ist, liest den tatsächlichen durch den Treibertransistor zu einer Überwachungsleitung fließenden Strom, schaltet die lichtemittierende Vorrichtung während Modifizierung der kalibrierten Spannung aus, um den durch den Treibertransistor gelieferten Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen, modifiziert die kalibrierte Spannung, um den durch den Treibertransistor gelieferten Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen, und bestimmt einen der modifizierten kalibrierten Spannung entsprechenden Strom basierend auf vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Schaltungen für Gebrauch bei Displays und auf Methoden zur Ansteuerung, Kalibrierung und Programmierung von Displays, insbesondere von organischen Aktivmatrix-Leuchtdioden-Displays.
- HINTERGRUND
- Displays können durch eine Anordnung von lichtemittierenden Vorrichtungen erstellt werden, die jeweils durch einzelne Schaltungen (z. B. Pixelschaltungen) mit Transistoren zur selektiven Steuerung der mit Anzeigeinformationen zu programmierenden Schaltungen und zur den Anzeigeinformationen entsprechender Lichtabgabe gesteuert werden. Auf einem Substrat gebildete Dünnschichttransistoren („TFTs”) können in derartige Displays einbezogen werden. TFTs tendieren zu ungleichmäßigem Verhalten über Bildschirme und im Verlauf der Nutzungsdauer von Displays. Kompensierungstechniken können auf derartige Displays angewandt werden, um die Bildgleichmäßigkeit über die Displays zu erreichen und die Abnahme der Anzeigequalität bei Alterung der Displays auszugleichen.
- Gewisse Systeme zur Kompensierung von Variationen über das Displaypanel und der Nutzungsdauer von Displays verwenden Überwachungssysteme zur Messung von zeitabhängigen Parametern, die mit der Alterung (d. h. dem Qualitätsverlust) der Pixelschaltungen verbunden sind. Die gemessenen Informationen können dann zur Datenversorgung der nachfolgenden Programmierung der Pixelschaltungen genutzt werden, um sicherzustellen, dass jede gemessene Verschlechterung durch Einstellungen in der Programmierung kompensiert wird. Derartig überwachte Pixelschaltungen können den Gebrauch zusätzlicher Transistoren und/oder Leitungen zur selektiven Kopplung der Pixelschaltungen mit den Überwachungssystemen und zum Auslesen von Informationen erfordern. Der Einbezug zusätzlicher Transistoren und/oder Leitungen kann zu einer unerwünschten Abnahme des Pixelabstands (d. h. der Pixeldichte) führen.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Gemäß einer Ausführungsform ein System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die eine lichtemittierende Vorrichtung; einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist; einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung; eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert; eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; und einen Controller umfasst, konfiguriert für (1) Zuführung einer Programmierspannung, bei der es sich um eine kalibrierte Spannung für einen bekannten Zielstrom handelt, (2) Lesen des tatsächlichen durch den Treibertransistor zu einer Überwachungsleitung fließenden Stroms, (3) Ausschalten der lichtemittierenden Vorrichtung, während die kalibrierte Spannung modifiziert wird, um den durch den Treibertransistor gelieferten Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen; (4) Modifizieren der kalibrierten Spannung, um den durch den Treibertransistor gelieferten Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen, und (5) Bestimmen eines der modifizierten kalibrierten Spannung entsprechenden Stroms basierend auf vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors.
- Eine andere Ausführungsform stellt ein System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display bereit, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die eine lichtemittierende Vorrichtung; einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist; einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung; eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert; eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; und einen Controller umfasst, konfiguriert für (1) Zuführen einer Programmierspannung, bei der es sich um eine vorbestimmte feste Spannung handelt, (2) Zuführen eines Stroms von einer externen Quelle zur lichtemittierenden Vorrichtung und (3) Lesen der Spannung am Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung.
- Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display bereitgestellt, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die eine lichtemittierende Vorrichtung; einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist; einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung; eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert; eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; und einen Controller umfasst, konfiguriert für (1) Zuführen einer Programmierspannung, bei der es sich um eine Aus-Spannung handelt, sodass der Treibertransistor keinen Strom an die lichtemittierende Vorrichtung liefert, (2) Zuführen eines Stroms von einer externen Quelle zu einem Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung, wobei die externe Quelle eine auf einem bekannten Zielstrom basierende vorkalibrierte Spannung aufweist, (3) Modifizieren der vorkalibrierten Spannung, um den Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen, (4) Lesen des der modifizierten kalibrierten Spannung entsprechenden Stroms und (5) Bestimmen eines der modifizierten kalibrierten Spannung entsprechenden Stroms basierend auf vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften der OLED.
- Noch eine andere Ausführungsform stellt ein System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display bereit, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die eine lichtemittierende Vorrichtung; einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist; einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung; eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert; eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; und einen Controller umfasst, konfiguriert für (1) Zuführen eines Stroms von einer externen Quelle zur lichtemittierenden Vorrichtung und (2) Lesen der Spannung am Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung als Torspannung des Treibertransistors für den entsprechenden Strom.
- Noch eine weitere Ausführungsform stellt ein System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display bereit, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die eine lichtemittierende Vorrichtung; einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist; einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung; eine Zuführspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Zuführspannungsquelle mit dem Speicherkondensator und dem Treibertransistor steuert; eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; eine Überwachungsleitung, die mit einem dritten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Überwachungsleitung mit einem Knoten zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung und dem Treibertransistor steuert; und einen Controller umfasst, der (1) die Programmierspannungsquelle steuert, um eine Spannung zu erzeugen, bei der es sich um eine kalibrierte Spannung handelt, die einem bekannten Zielstrom durch den Treibertransistor entspricht, (2) die Überwachungsleitung zum Lesen eines Stroms durch die Überwachungsleitung steuert, wobei eine Überwachungsspannung ausreichend niedrig ist, um ein Einschalten der lichtemittierenden Vorrichtung zu verhindern, (3) die Programmierspannungsquelle steuert, um die kalibrierte Spannung zu modifizieren, bis der Strom durch den Treibertransistor im Wesentlichen mit dem Zielstrom übereinstimmt, und (4) einen Strom identifiziert, der der modifizierten kalibrierten Spannung in vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors entspricht, wobei der identifizierte Strom der gegenwärtigen Schwellenspannung des Treibertransistors entspricht.
- Eine andere Ausführungsform stellt ein System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display bereit, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die eine lichtemittierende Vorrichtung; einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist; einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung; eine Zuführspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Zuführspannungsquelle mit dem Speicherkondensator und dem Treibertransistor steuert; eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; eine Überwachungsleitung, die mit einem dritten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Überwachungsleitung mit einem Knoten zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung und dem Treibertransistor steuert; und einen Controller umfasst, der (1) die Programmierspannungsquelle steuert, um eine Aus-Spannung zu erzeugen, die verhindert, dass der Treibertransistor Strom zur lichtemittierenden Vorrichtung leitet, (2) die Überwachungsleitung steuert, um eine vorkalibrierte Spannung von der Überwachungsleitung zu einem Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung zu führen, wobei die vorkalibrierte Spannung Stromfluss durch den Knoten zur lichtemittierenden Vorrichtung verursacht, wobei die vorkalibrierte Spannung einem vorbestimmten Zielstrom durch den Treibertransistor entspricht, (3) die vorkalibrierte Spannung modifiziert, bis der durch den Knoten zur lichtemittierenden Vorrichtung fließende Strom im Wesentlichen mit dem Zielstrom übereinstimmt, und (4) einen Strom identifiziert, der der modifizierten vorkalibrierten Spannung in vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors entspricht, wobei der identifizierte Strom der Spannung der lichtemittierenden Vorrichtung entspricht.
- Die vorangehenden und weiteren Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der detaillierten Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen und/oder Aspekte, die unter Bezugnahme auf die nachfolgend kurz beschriebenen Figuren erfolgt, offensichtlich sein.
- KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
- Die vorangehenden und weiteren Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung und bei Bezugnahme auf die Figuren offensichtlich.
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1 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines System zur Ansteuerung eines OLED-Displays unter Überwachung der Verschlechterung einzelner Pixel und Bereitstellung entsprechender Kompensierung. -
2A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
2B ist ein Zeitdiagramm erster beispielhafter Betriebszyklen für das in2A gezeigte Pixel. -
2C ist ein Zeitdiagramm zweiter beispielhafter Betriebszyklen für das in2A gezeigte Pixel. -
3A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
3B ist ein Zeitdiagramm erster beispielhafter Betriebszyklen für das in3A gezeigte Pixel. -
3C ist ein Zeitdiagramm zweiter beispielhafter Betriebszyklen für das in3A gezeigte Pixel. -
4A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
4B ist ein Schaltbild einer modifizierten Konfiguration für zwei identische Pixelschaltungen in einem Display. -
5A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
5B ist ein Zeitdiagramm erster beispielhafter Betriebszyklen für das in5A dargestellte Pixel. -
5C ist ein Zeitdiagramm zweiter beispielhafter Betriebszyklen für das in5A dargestellte Pixel. -
5D ist ein Zeitdiagramm dritter beispielhafter Betriebszyklen für das in5A dargestellte Pixel. -
5E ist ein Zeitdiagramm vierter beispielhafter Betriebszyklen für das in5A dargestellte Pixel. -
5F ist ein Zeitdiagramm fünfter beispielhafter Betriebszyklen für das in5A dargestellte Pixel. -
6A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
6B ist ein Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in6A dargestellte Pixel. -
7A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
7B ist ein Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in7A dargestellte Pixel. -
8A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
8B ist ein Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in8A dargestellte Pixel. -
9A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
9B ist ein Zeitdiagramm erster beispielhafter Betriebszyklen für das in9A dargestellte Pixel. -
9C ist ein Zeitdiagramm zweiter beispielhafter Betriebszyklen für das in9A dargestellte Pixel. -
10A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Pixelschaltungskonfiguration. -
10B ist ein Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in10A dargestellte Pixel in einem Programmierzyklus. -
10C ist ein Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in10A dargestellte Pixel in einem TFT-Lesezyklus. -
10D ist ein Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in10A dargestellte Pixel in einem OLED-Lesezyklus. -
11A ist ein Schaltbild einer Pixelschaltung mit IR-Kompensation. -
11B ist ein Zeitdiagramm für einen IR-Kompensationsvorgang der Schaltung von11A . -
11C ist ein Zeitdiagramm für Auslesen eines Parameters des Treibertransistors in der Schaltung von11A . -
11D ist ein Zeitdiagramm für Auslesen eines Parameters der lichtemittierenden Vorrichtung in der Schaltung von11A . -
12A ist ein Schaltbild einer Pixelschaltung mit ladungsbasierter Kompensation. -
12B ist ein Zeitdiagramm für einen ladungsbasierten Ausgleichsvorgang der Schaltung von12A . -
12C ist ein Zeitdiagramm für ein direktes Auslesen eines Parameters der lichtemittierenden Vorrichtung in der Schaltung von12A . -
12D ist ein Zeitdiagramm für ein indirektes Auslesen eines Parameters der lichtemittierenden Vorrichtung in der Schaltung von12A . -
12E ist ein Zeitdiagramm für ein direktes Auslesen eines Parameters des Treibertransistors in der Schaltung von12A . -
13 ist ein Schaltbild einer Vorspannungs-Pixelschaltung. -
14A ist ein Diagramm einer Pixelschaltung und einer Elektrode mit Anschluss an eine Signalleitung. -
14B ist ein Diagramm einer Pixelschaltung und einer erweiterten Elektrode, die die in14A gezeigte Signalleitung ersetzt. -
15 ist ein Schaltbild einer Pad-Anordnung für Gebrauch bei der Prüfung eines Displaypanels. -
16 ist ein Schaltbild einer Pixelschaltung für Gebrauch bei Backplane-Prüfung. -
17 ist ein Schaltbild einer Pixelschaltung für einen vollen Display-Test. - Während die Erfindung leicht verschiedenartig modifiziert und in alternativen Formen realisiert werden kann, wurden spezifische Ausführungsformen beispielhaft in den Figuren aufgezeigt, die hier genau beschrieben werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die einzelnen offenbarten Formen beschränkt sein soll. Im Gegensatz, die Erfindung soll alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in die Wesensart und den Umfang der Erfindung gemäß Definition durch die angefügten Ansprüche fallen.
- GENAUE BESCHREIBUNG
-
1 ist ein Diagramm eines beispielhaften Displaysystems50 . Das Displaysystem50 umfasst einen Adressentreiber8 , einen Datentreiber4 , einen Controller2 , einen Speicher6 und ein Displaypanel20 . Das Displaypanel20 umfasst eine Anordnung von Pixeln10 , die in Reihen und Spalten stehen. Jedes der Pixel10 kann individuell zur Abgabe von Licht mit einzeln programmierbaren Helligkeitswerten programmiert werden. Der Controller2 empfängt digitale Daten, die die auf dem Displaypanel20 anzuzeigenden Informationen kennzeichnen. Der Controller2 sendet Signale32 zum Datentreiber4 und Dispositionssignale34 zum Adressentreiber8 , um die Pixel10 im Displaypanel20 zur Anzeige der angegebenen Informationen anzusteuern. Die Vielzahl von Pixeln10 , die mit dem Displaypanel20 verbunden sind, umfassen daher eine für dynamische Anzeige von Informationen gemäß vom Controller2 empfangenen digitalen Eingangsdaten angepasste Anzeigeanordnung (Bildschirm). Der Bildschirm kann zum Beispiel Videoinformationen von einem vom Controller2 empfangenen Videodatenstrom anzeigen. Die Zuführspannung14 kann eine konstante Stromspannung bereitstellen, oder es kann sich um eine einstellbare Spannungsversorgung handeln, die durch Signale vom Controller2 gesteuert wird. Das Displaysystem50 kann auch Merkmale von einer Stromquelle oder Stromsenke (nicht gezeigt) einbeziehen, um die Pixel10 im Displaypanel20 zur Verminderung der Programmierzeit für die Pixel10 mit Vorspannungsströmen zu versorgen. - Zu Illustrationszwecken ist das Displaysystem
50 in1 nur mit vier Pixeln10 im Displaypanel20 gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass das Displaysystem50 mit einem Bildschirm implementiert werden kann, der eine Anordnung ähnlicher Pixel wie die Pixel10 umfasst, und dass der Bildschirm nicht auf eine bestimmte Anzahl von Reihen und Spalten von Pixeln beschränkt ist. Das Displaysystem50 kann zum Beispiel mit einem Bildschirm mit einer Anzahl von Reihen und Spalten von Pixeln implementiert werden, wie es bei Displays für mobile Geräte, monitorbasierte Geräte und/oder Projektionsgeräte allgemein üblich ist. - Das Pixel
10 wird durch eine Treiberschaltung (Pixelschaltung), die im Allgemeinen einen Treibertransistor und eine lichtemittierende Vorrichtung umfasst, betätigt. Im Folgenden kann sich das Pixel10 auf die Pixelschaltung beziehen. Die lichtemittierende Vorrichtung kann wahlweise eine organische Leuchtdiode sein, Ausführungen der vorliegenden Offenbarung betreffen jedoch Pixelschaltungen mit anderen Elektrolumineszenz-Vorrichtungen, einschließlich stromgesteuerter lichtemittierender Vorrichtungen. Der Treibertransistor in Pixel10 kann wahlweise ein n- oder p-Dünnschichttransistor aus amorphem Silizium sein, die Ausführungen der vorliegenden Offenbarung sind jedoch weder auf Pixelschaltungen mit einer bestimmten Polarität des Transistors noch nur auf Pixelschaltungen mit Dünnschichttransistoren beschränkt. Die Pixelschaltung10 kann auch einen Speicherkondensator umfassen, der Programmierinformationen speichert und es der Pixelschaltung10 ermöglicht, die lichtemittierende Vorrichtung nach Adressierung anzusteuern. Somit kann das Displaypanel20 ein Aktivmatrix-Displayarray sein. - Wie in
1 dargestellt, ist das Pixel10 , das als oberes linkes Pixel im Displaypanel20 gezeigt ist, mit einer Wahlleitung24j , einer Zuführleitung26j , einer Datenleitung22i und einer Überwachungsleitung28i gekoppelt. Bei einer Ausführung kann die Zuführspannung14 auch eine zweite Zuführleitung zum Pixel10 bereitstellen. Zum Beispiel kann jedes Pixel mit einer ersten mit Vdd geladenen Zuführleitung und einer zweiten mit Vss gekoppelten Zuführleitung gekoppelt sein, und die Pixelschaltungen10 können zwischen der ersten und der zweiten Zuführleitung angeordnet sein, um den Treiberstrom zwischen den beiden Zuführleitungen während einer Emissionsphase der Pixelschaltung zu erleichtern. Das obere linke Pixel10 im Displaypanel20 kann einem Pixel im Displaypanel in einer „j-ten” Reihe und einer „i-ten” Spalte des Displaypanels20 entsprechen. Ähnlicherweise repräsentiert das obere rechte Pixel10 im Displaypanel20 eine „j-te” Reihe und eine „m-te” Spalte; das untere linke Pixel10 repräsentiert eine „n-te” Reihe und eine „i-te” Spalte; und das untere rechte Pixel10 repräsentiert eine „n-te” Reihe und eine „i-te” Spalte. Jedes der Pixel10 ist mit den entsprechenden Wahlleitungen (z. B. den Wahlleitungen24j und24n ), Zuführleitungen (z. B. den Zuführleitungen26j und26n ), Datenleitungen (z. B. den Datenleitungen22i und22m ) und Überwachungsleitungen (z. B. den Überwachungsleitungen28i und28m ) gekoppelt. Es wird darauf hingewiesen, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung Pixel mit zusätzlichen Anschlüssen, wie Anschlüsse an zusätzliche Wahlleitungen, und Pixel mit weniger Anschlüssen, wie Pixel, die keinen Anschluss zu einer Überwachungsleitung haben, betreffen. - Unter Bezug auf das im Displaypanel
20 gezeigte obere linke Pixel10 ist die Wahlleitung24j mit dem Adressentreiber8 versehen, und kann genutzt werden, um, zum Beispiel, einen Programmiervorgang des Pixels10 zu ermöglichen, indem ein Schalter oder ein Transistor aktiviert wird, damit das Pixel10 über die Datenleitung22i programmiert werden kann. Die Datenleitung22i überträgt die Programmierinformation vom Datentreiber4 zum Pixel10 . Zum Beispiel kann die Datenleitung22i zum Anlegen einer Programmierspannung oder eines Programmierstroms an das Pixel10 genutzt werden, um das Pixel10 so zu programmieren, dass es Helligkeit im gewünschten Maß abgibt. Die Programmierspannung (oder der Programmierstrom), die/der vom Datentreiber4 über die Datenleitung22i zugeführt wird, ist eine Spannung (oder ein Strom), die/der angemessen ist, um das Pixel10 zur Abgabe von Licht mit einem gewünschten Maß an Helligkeit gemäß den vom Controller2 empfangenen digitalen Daten zu veranlassen. Die Programmierspannung (oder der Programmierstrom) kann während eines Programmiervorgangs des Pixels10 an das Pixel10 angelegt werden, um eine Speichervorrichtung innerhalb des Pixels10 zu laden, wie zum Beispiel einen Speicherkondensator, wodurch es dem Pixel10 ermöglicht wird, Licht mit dem gewünschten Maß an Helligkeit während eines Emissionsvorgangs nach dem Programmiervorgang abzugeben. Zum Beispiel kann die Speichervorrichtung im Pixel10 während eines Programmiervorgangs geladen werden, um eine Spannung an ein oder mehrere Tore oder einen Quellenanschluss des Treibertransistors während des Emissionsvorgangs anzulegen, wodurch der Treibertransistor dazu veranlasst wird, den Treiberstrom gemäß der auf der Speichervorrichtung gespeicherten Spannung durch die lichtemittierende Vorrichtung zu fördern. - Bei Pixel
10 ist der Treiberstrom, der während des Emissionsvorgangs des Pixels10 vom Treibertransistor durch die lichtemittierende Vorrichtung gefördert wird, allgemein ein Strom, der von der ersten Zuführleitung26j zugeführt und zu einer zweiten Zuführleitung (nicht gezeigt) abgelassen wird. Die erste Zuführleitung22j und die zweite Zuführleitung sind mit der Spannungsversorgung14 gekoppelt. Die erste Zuführleitung26j kann eine positive Zuführspannung bereitstellen (z. B. die beim Schaltungsdesign üblicherweise als „Vdd” bezeichnete Spannung) und die zweite Zuführleitung kann eine negative Zuführspannung bereitstellen (z. B. die beim Schaltungsdesign üblicherweise als „Vss” bezeichnete Spannung). Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können realisiert werden, wobei die eine oder die andere Zuführleitung (z. B. die Zuführleitung26j ) auf einer Massespannung oder einer anderen Bezugsspannung festgelegt ist. - Das Displaysystem
50 kann auch ein Überwachungssystem12 umfassen. Unter erneuter Bezugnahme auf das obere linke Pixel10 im Displaypanel20 verbindet die Überwachungsleitung28i das Pixel10 mit dem Überwachungssystem12 . Das Überwachungssystem12 kann mit dem Datentreiber4 integriert oder ein separates, alleinstehendes System sein. Insbesondere kann das Überwachungssystem12 wahlweise durch Überwachen des Stroms und/oder der Spannung der Datenleitung22i während eines Überwachungsvorgangs des Pixels10 implementiert werden, und die Überwachungsleitung28i kann vollkommen weggelassen werden. Außerdem kann das Displaysystem50 ohne das Überwachungssystem12 oder die Überwachungsleitung28i implementiert werden. Die Überwachungsleitung28i gestattet dem Überwachungssystem12 das Messen eines/einer mit dem Pixel10 verbundenen Stroms/Spannung und hierdurch das Extrahieren von Informationen, die für eine Verschlechterung des Pixels10 kennzeichnend sind. Zum Beispiel kann das Überwachungssystem12 über die Überwachungsleitung28i einen durch den Treibertransistor innerhalb des Pixels10 fließenden Strom extrahieren und hierdurch basierend auf dem gemessenen Strom und basierend auf den während der Messung an den Treibertransistor angelegten Spannungen eine Schwellenspannung des Treibertransistors oder eine Verschiebung davon bestimmen. - Das Überwachungssystem
12 kann auch eine Betriebsspannung der lichtemittierenden Vorrichtung extrahieren (z. B. einen Spannungsabfall über der lichtemittierenden Vorrichtung, während die lichtemittierende Vorrichtung arbeitet, um Licht abzugeben). Das Überwachungssystem12 kann dann die Signale32 dem Controller2 und/oder dem Speicher6 übermitteln, damit das Displaysystem50 die extrahierte Verschlechterungsinformation im Speicher6 ablegen kann. Während nachfolgender Programmier- und/oder Emissionsvorgänge des Pixels10 wird die Verschlechterungsinformation vom Speicher6 durch den Controller2 über die Speichersignale36 erhalten, und der Controller2 schafft dann einen Ausgleich für die extrahierte Verschlechterungsinformation bei nachfolgenden Programmier- und/oder Emissionsvorgängen des Pixels10 . Zum Beispiel kann, sobald die Verschlechterungsinformation extrahiert ist, die zum Pixel10 über die Datenleitung22i geförderte Programmierinformation angemessen während eines nachfolgenden Programmiervorgangs des Pixels10 eingestellt werden, sodass das Pixel10 Licht mit einem gewünschten Maß an Helligkeit abgibt, das unabhängig von der Verschlechterung des Pixels10 ist. In einem Beispiel kann eine Zunahme der Schwellenspannung des Treibertransistors innerhalb des Pixels10 durch angemessenes Erhöhen der an das Pixel10 angelegten Programmierspannung kompensiert werden. -
2A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Treiberschaltung für ein Pixel110 . Die in2A gezeigte Treiberschaltung wird zur Kalibrierung, Programmierung und Ansteuerung des Pixels110 genutzt und umfasst einen Treibertransistor112 zur Förderung eines Treiberstroms durch eine organische Leuchtdiode (OLED)114 . Die OLED114 gibt Licht gemäß dem durch die OLED114 fließenden Strom ab und kann durch jede stromgesteuerte lichtemittierende Vorrichtung ersetzt werden. Die OLED114 hat eine inhärente Kapazität12 . Das Pixel110 kann im Displaypanel20 des in Verbindung mit1 beschriebenen Displaysystems50 genutzt werden. - Die Treiberschaltung für das Pixel
110 umfasst auch einen Speicherkondensator116 und einen Schalttransistor118 . Das Pixel110 ist mit einer Bezugsspannungsleitung144 , einer Wahlleitung24i , einer Spannungszuführleitung26i und einer Datenleitung22j gekoppelt. Der Treibertransistor112 nimmt einen Strom von der Spannungszuführleitung26i gemäß einer Torquellenspannung (Vgs) über dem Tor und den Quellenanschlüssen des Treibertransistors112 auf. In einem Sättigungsmodus des Treibertransistors112 kann der durch den Treibertransistor fließende Strom zum Beispiel mit Ids = β(Vgs – Vt)2 angegeben werden, wobei β ein Parameter ist, der von den Geräteeigenschaften des Treibertransistors112 abhängt, Ids der Strom vom Abflussanschluss des Treibertransistors112 zum Quellenanschluss des Treibertransistors112 ist, und Vt die Quellenspannung des Treibertransistors112 ist. - Im Pixel
110 ist der Speicherkondensator116 mit dem Tor- und dem Quellenanschluss des Treibertransistors112 gekoppelt. Der Speicherkondensator116 umfasst einen ersten Anschluss116g , der einfachheitshalber als ein torseitiger Anschluss116g bezeichnet wird, und einen zweiten Anschluss116s , der einfachheitshalber als ein quellenseitiger Anschluss116s bezeichnet wird. Der torseitige Anschluss116g des Speicherkondensators116 ist elektrisch mit dem Toranschluss des Treibertransistors112 gekoppelt. Der quellenseitige Anschluss116s des Speicherkondensators116 ist elektrisch mit dem Quellenanschluss des Treibertransistors112 gekoppelt. Daher ist die Torquellenspannung Vgs des Treibertransistors112 auch die auf dem Speicherkondensator116 geladene Spannung. Wie weiter unten erläutert wird, kann der Speicherkondensator116 dadurch während einer Emissionsphase des Pixels110 eine Treiberspannung über dem Treibertransistor112 aufrechterhalten. - Der Abflussanschluss des Treibertransistors
112 ist elektrisch mit der Spannungszuführleitung26i durch einen Emissionstransistor160 und mit der Bezugsspannungsleitung144 durch einen Kalibrierungstransistor142 gekoppelt. Der Quellenanschluss des Treibertransistors112 ist elektrisch mit einem Anodenanschluss der OLED114 gekoppelt. Ein Kathodenanschluss der OLED114 kann mit Masse verbunden oder wahlweise an eine zweite Spannungszuführleitung, wie zum Beispiel eine Zuführleitung Vss (nicht gezeigt) angeschlossen werden. Auf diese Weise ist die OLED114 mit dem Strompfad des Treibertransistors112 in Reihe geschaltet. Die OLED114 gibt Licht gemäß der Größe des durch die OLED114 fließenden Stroms ab, sobald ein Spannungsabfall über dem Anoden- und Kathodenanschluss der OLED eine Betriebsspannung (VOLED) der OLED114 bewirkt. Das heißt, dass die OLED114 einschaltet und Licht abgibt, wenn der Unterschied zwischen der Spannung am Anodenanschluss und der Spannung am Kathodenanschluss größer als die Betriebsspannung VOLED ist. Wenn die Anoden-zu-Kathodenspannung VOLED unterschreitet, fließt kein Strom durch die OLED114 . - Der Schalttransistor
118 wird gemäß einer Wahlleitung24i betätigt (z. B., wenn die Spannung SEL auf der Wahlleitung24i auf einer hohen Stufe ist, wird der Schalttransistor118 eingeschaltet, und wenn die Spannung SEL auf einer niedrigen Stufe ist, wird der Schalttransistor ausgeschaltet). In eingeschaltetem Zustand koppelt der Schalttransistor118 den Toranschluss des Treibertransistors (und den torseitigen Anschluss116g des Speicherkondensators116 ) mit der Datenleitung22j . - Der Abflussanschluss des Treibertransistors
112 ist mit der VDD-Leitung26i über einen Emissionstransistor122 und mit einer Vref-Leitung144 über einen Kalibrierungstransistor142 gekoppelt. Der Emissionstransistor122 wird durch die Spannung auf einer mit dem Tor des Transistors122 verbundenen EM-Leitung140 gesteuert, und der Kalibrierungstransistor142 wird durch die Spannung auf einer mit dem Tor des Transistors142 verbundenen CAL-Leitung140 gesteuert. Wie weiter unten in Verbindung mit2B beschrieben wird, kann die Bezugsspannungsleitung144 auf einer Massespannung oder einer anderen festen Bezugsspannung (Vref) gehalten werden, und sie kann wahlweise während einer Programmierphase des Pixels110 für Kompensierung einer Verschlechterung des Pixels110 eingestellt werden. -
2B ist ein schematisches Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in2A gezeigte Pixel110 . Das Pixel110 kann in einem Kalibrierungszyklus tCAL mit zwei Phasen154 und158 , die durch ein Intervall156 voneinander getrennt sind, einem Programmzyklus160 und einem Treiberzyklus164 betätigt werden. Während der ersten Phase154 des Kalibrierungszyklus steht sowohl die SEL-Leitung als auch die CAL-Leitung auf hoher Stufe, sodass die entsprechenden Transistoren118 und142 eingeschaltet sind. Der Kalibrierungstransistor142 legt die Spannung Vref, die einen Pegel aufweist, der die OLED114 ausschaltet, an den Knoten132 zwischen der Quelle des Emissionstransistors122 und dem Abfluss des Treibertransistor112 an. Der Schalttransistor118 legt die Spannung Vdata mit Vorspannungspegel Vb an das Tor des Treibertransistors112 an, damit die Spannung Vref vom Knoten132 zum Knoten130 zwischen der Quelle des Treibertransistors112 und der Anode der OLED114 übertragen werden kann. Die Spannung auf der CAL-Leitung wird am Ende der ersten Phase154 niedrig, während die Spannung auf der SEL-Leitung hoch bleibt, um den Treibertransistor112 eingeschaltet zu halten. - Während der zweiten Phase
158 des Kalibrierungszyklus tCAL wird die Spannung auf der EM-Leitung140 hoch, um den Emissionstransistor122 einzuschalten, wodurch die Spannung am Knoten130 steigt. Wenn die Phase158 ausreichend lang ist, erreicht die Spannung am Knoten130 einen Wert (Vb – Vt), wobei Vt die Schwellenspannung des Treibertransistors112 ist. Wenn die Phase158 nicht so lange andauert, dass dieser Wert erreicht werden kann, ist die Spannung am Knoten130 eine Funktion von Vt und der Mobilität des Treibertransistors112 . Dies ist die im Kondensator gespeicherte Spannung116 . - Die Spannung am Knoten
130 wird an den Anodenanschluss der OLED114 angelegt, aber der Wert dieser Spannung wird so gewählt, dass die über den Anodenanschluss und den Kathodenanschluss der OLED114 angelegte Spannung unter der Betriebsspannung VOLED der OLED114 liegt, sodass die OLED114 keinen Strom aufnimmt. So gelangt der während der Kalibrierungsphase158 durch den Treibertransistor112 fließende Strom nicht durch die OLED114 . - Während des Programmierzyklus
160 ist sowohl die Spannung auf der EM-Leitung als auch die Spannung auf der CAL-Leitung niedrig, sodass sowohl der Emissionstransistor122 als auch der Kalibrierungstransistor142 aus sind. Die SEL-Leitung verbleibt auf hoher Stufe, um den Schalttransistor116 einzuschalten, und die Datenleitung22j wird auf eine Programmierspannung Vp gesetzt, wodurch der Knoten134 und somit das Tor des Treibertransistors112 auf Vp geladen werden. Der Knoten130 zwischen der OLED und der Quelle des Treibertransistors112 hält die während des Kalibrierungszyklus erzeugte Spannung, da die OLED-Kapazität groß ist. Die auf dem Speicherkondensator116 geladene Spannung ist der Unterschied zwischen Vp und der während des Kalibrierungszyklus erzeugten Spannung. Da der Emissionstransistor122 während des Programmierzyklus aus ist, kann die Ladung auf dem Kondensator116 nicht durch Änderungen des Spannungspegels auf der Vdd-Leitung26i beeinflusst werden. - Während des Treiberzyklus
164 wird die Spannung auf der EM-Leitung hoch, wodurch der Emissionstransistor122 eingeschaltet wird, während sowohl der Schalttransistor118 als auch der Kalibrierungstransistor142 aus bleiben. Durch Einschalten des Emissionstransistors122 wird der Treibertransistor112 zur Aufnahme eines Treiberstroms von der VDD-Zuführleitung26i gemäß der Treiberspannung auf dem Speicherkondensator116 veranlasst. Die OLED114 wird eingeschaltet, und die Spannung an der Anode der OLED stellt sich auf die Betriebsspannung VOLED ein. Da die im Speicherkondensator116 gespeicherte Spannung eine Funktion der Schwellenspannung Vt und der Mobilität des Treibertransistors112 ist, bleibt der durch die OLED114 fließende Strom stabil. - Die SEL-Leitung
24i befindet sich während des Treiberzyklus auf niedriger Stufe, sodass der Schalttransistor118 ausgeschaltet bleibt. Der Speicherkondensator116 hält die Treiberspannung aufrecht, und der Treibertransistor112 nimmt gemäß dem Wert der Treiberspannung auf dem Kondensator116 einen Treiberstrom von der Spannungszuführleitung26i auf. Der Treiberstrom wird durch die OLED114 gefördert, die der Menge des durch die OLED114 geleiteten Stroms entsprechend eine gewünschte Lichtmenge abgibt. Der Speicherkondensator116 hält die Treiberspannung durch Selbstregulierung der Spannung des Quellenanschlusses und/oder des Toranschlusses des Treibertransistors112 aufrecht, um Abweichungen bei dem einen oder dem anderen auszugleichen. Wenn sich zum Beispiel die Spannung beim quellenseitigen Anschluss des Kondensators116 während des Treiberzyklus164 ändert, weil beispielsweise der Anodenanschluss der OLED114 die Betriebsspannung VOLED annimmt, stellt der Speicherkondensator116 die Spannung am Toranschluss des Treibertransistors112 ein, um die Treiberspannung über dem Toranschluss und dem Quellenanschluss des Treibertransistors beizubehalten. -
2C ist ein modifiziertes Zeitdiagramm, bei dem die Spannung auf der Datenleitung22j zum Laden des Knotens130 auf Vref während einer längeren ersten Phase174 des Kalibrierungszyklus tCAL verwendet wird. Hierdurch wird das CAL-Signal mit dem SEL-Signal für die vorherige Reihe von Pixeln identisch, sodass das vorherige SEL-Signal (SEL[n – 1]) als das CAL-Signal für die n-te Reihe verwendet werden kann. - Während die in
2A dargestellte Treiberschaltung mit n-Transistoren gezeigt ist, die Dünnschichttransistoren sein und aus amorphem Silizium bestehen können, können die in2A gezeigte Treiberschaltung und die in2B gezeigten Betriebszyklen zu einer komplementären Schaltung mit einem oder mehreren p-Transistoren und mit anderen Transistoren als Dünnschichttransistoren erweitert werden. -
3A ist eine modifizierte Version der Treiberschaltung von2A mit p-Transistoren, wobei der Speicherkondensator116 zwischen dem Toranschluss und dem Quellenanschluss des Treibertransistors112 angeschlossen ist. Wie aus dem Zeitdiagramm von3B ersichtlich ist, trennt der Emissionstransistor122 während des Programmierzyklus154 das Pixel110 in3A von der VDD-Leitung, um jeglichen Einfluss von VDD-Variationen auf den Pixelstrom zu vermeiden. Während des Programmierzyklus154 wird der Kalibrierungstransistor142 durch die CAL-Leitung120 eingeschaltet, wodurch die Spannung Vref an den Knoten132 auf einer Seite des Kondensators116 angelegt wird, während der Schalttransistor118 durch die SEL-Leitung eingeschaltet wird, um die Programmierspannung Vp an den Knoten134 auf der gegenüberliegenden Seite des Kondensators anzulegen. So wird die im Speicherkondensator116 gespeicherte Spannung während Programmierung in3A (Vp – Vref). Da in der Vref-Leitung ein geringer Strom fließt, ist die Spannung stabil. Während des Treiberzyklus164 ist die VDD-Leitung mit dem Pixel verbunden, sie hat jedoch keinen Einfluss auf die im Kondensator116 gespeicherte Spannung, da der Schalttransistor118 während des Treiberzyklus aus ist. -
3C ist ein Zeitdiagramm, das zeigt, wie TFT-Transistor- und OLED-Ausgaben in der Schaltung von3A erhalten werden. Für eine TFT-Ausgabe sollte die Spannung Vcal auf der DATA-Leitung22j während des Programmierzyklus154 eine auf den gewünschten Strom bezogene Spannung sein. Für eine OLED-Ausgabe ist die Spannung Vcal während des Messzyklus158 ausreichend niedrig, um den Treibertransistor112 zwangsweise als Schalter fungieren zu lassen, und die Spannung Vb auf der Vref-Leitung144 und beim Knoten132 ist auf die OLED-Spannung bezogen. So können TFT- und OLED-Ausgaben von der DATA-Leitung120 und vom Knoten132 jeweils während verschiedener Zyklen erhalten werden. -
4A ist ein Schaltbild, das zeigt, wie zwei der Pixel von2A , die sich in derselben Spalte j und in angrenzenden Reihen I und i + 1 eines Displays befinden, mit drei SEL-Leitungen SEL[i – 1], SEL[i] und SEL[i + 1], zwei VDD-Leitungen VDD[i] und VDD[i + 1], zwei EM-Leitungen EM[i] und EM[i + 1], zwei VSS-Leitungen VSS[i] und VSS[i + 1], einer gemeinsamen Vref2/MON-Leitung24j und einer gemeinsamen DATA-Leitung22j verbunden werden können. Jede Spalte von Pixeln hat ihre eigenen DATA- und Vref2/MON-Leitungen, die von allen Pixeln in dieser Spalte geteilt werden. Jede Reihe von Pixeln hat ihre eigenen VDD-, VSS-, EM- and SEL-Leitungen, die von allen Pixeln in dieser Reihe geteilt werden. Außerdem ist das Tor des Kalibrierungstransistors142 jedes Pixels mit der SEL-Leitung der vorherigen Reihe (SEL[i – 1]) verbunden. Dies ist eine effiziente Anordnung, wenn externe Kompensation für die OLED-Effizienz bei alterndem Display vorgesehen wird, während pixelinterne Kompensation für andere Parameter, wie VOLED, temperaturbedingte Verschlechterung, IR-Abfall (z. B. in den VDD-Leitungen), Hysterese usw., zur Anwendung kommt. -
4B ist ein Schaltbild, das zeigt, wie die beiden in4A gezeigten Pixel durch Teilen gemeinsamer Transistoren für Kalibrierung und Emission120 und140 sowie gemeinsamer Leitungen Vref2/MON und VDD vereinfacht werden können. Es ist ersichtlich, dass die Anzahl der erforderlichen Transistoren erheblich reduziert ist. -
5A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Treiberschaltung für ein Pixel210 umfassend eine Überwachungsleitung28j , die mit dem Knoten230 über einen durch eine CAL-Leitung242 gesteuerten Kalibrierungstransistor226 gekoppelt ist, zum Lesen der aktuellen Werte von Betriebsparametern wie Treiberstrom und OLED-Spannung. Die Schaltung von5A umfasst auch einen Rückstelltransistor228 zur Steuerung des Anlegens einer Rückstellspannung Vrst an das Tor des Treibertransistors212 . Der Treibertransistor212 , der Schalttransistor218 und die OLED214 sind so wie oben bei der Schaltung von2A beschrieben. -
5B ist ein schematisches Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in5A gezeigte Pixel210 . Zu Beginn des Zyklus252 gehen die Leitungen RST und CAL gleichzeitig auf hohe Stufe, wodurch die beiden Transistoren228 und226 für den Zyklus252 eingeschaltet werden, sodass eine Spannung an die Überwachungsleitung28j angelegt wird. Der Treibertransistor212 ist ein, die OLED214 ist aus. Während des nächsten Zyklus254 , bleibt die RST-Leitung auf hoher Stufe, während die CAL-Leitung auf niedrige Stufe geht, um den Transistor226 auszuschalten, sodass der Treibertransistor212 den Knoten230 lädt, bis der Treibertransistor212 ausgeschaltet wird, z. B. dadurch, dass die RST-Leitung am Ende des Zyklus254 auf niedrige Stufe geht. Zu diesem Punkt ist die Torquellenspannung Vgs des Treibertransistors212 die Vt dieses Transistors. Falls gewünscht, kann die zeitliche Steuerung so gewählt werden, dass der Treibertransistor212 während des Zyklus254 nicht ausschaltet, sondern eher den Knoten230 leicht lädt. Diese Ladespannung hängt von der Mobilität, Vt und anderen Parametern des Transistors212 ab und kann daher einen Ausgleich für alle diese Parameter schaffen. - Während des Programmierzyklus
258 geht die SEL-Leitung24i auf hohe Stufe, um den Schalttransistor218 einzuschalten. Hierdurch wird das Tor des Treibertransistors212 mit der DATA-Leitung verbunden, wodurch das Tor des Transistors212 auf Vp geladen wird. Die Torquellenspannung Vgs des Transistors212 ist dann Vp + Vt, und somit ist der Strom durch diesen Transistor unabhängig von der Schwellenspannung Vt:I = (Vgs – Vt)2 = (Vp + Vt – Vt)2 = Vp2 - Die Zeitdiagramme in
5C und5D sind wie oben für das Zeitdiagramm von5B beschrieben, jedoch mit symmetrischen Signalen für CAL und RST, sodass sie geteilt werden können, CAL[n] kann z. B. als RST[n – 1] verwendet werden. -
5E zeigt ein Zeitdiagramm, das die Messung der OLED-Spannung und/oder des Stroms durch die Überwachungsleitung28j gestattet, während die RST-Leitung auf hoher Stufe ist, um den Transistor228 einzuschalten, beim Zyklus282 , während der Treibertransistor212 aus ist. -
5F zeigt ein Zeitdiagramm mit ähnlicher Funktionalität wie das von5E . Bei der in5F gezeigten zeitlichen Steuerung kann jedoch jedes Pixel in einer gegebenen Reihe n das Rückstellsignal von der vorherigen Reihe n – 1 (RST[n – 1]) als Kalibrierungssignal CAL[n] in der aktuellen Reihe n nutzen, wodurch die Anzahl der erforderlichen Signale reduziert wird. -
6A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Treiberschaltung für ein Pixel310 , die einen Kalibrierungstransistor320 zwischen dem Abfluss des Treibertransistors312 und einer MON/Vref2-Leitung28j zur Steuerung des Anlegens einer Spannung Vref2 an den Knoten332 , welcher der Abfluss des Treibertransistors312 ist, umfasst. Die Schaltung in6A umfasst auch einen Emissionstransistor322 zwischen dem Abfluss des Treibertransistors312 und einer VDD-Leitung26i zur Steuerung des Anlegens der Spannung Vdd an den Knoten332 . Der Treibertransistor312 , der Schalttransistor318 , der Rückstelltransistor321 und die OLED214 sind so wie oben bei der Schaltung von5A beschrieben. -
6B ist ein schematisches Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in6A gezeigte Pixel310 . Zu Beginn des Zyklus352 geht die EM-Leitung auf niedrige Stufe, um den Emissionstransistor322 auszuschalten, sodass die Spannung Vdd nicht an den Abfluss des Treibertransistors312 angelegt wird. Der Emissionstransistor bleibt während des zweiten Zyklus354 aus, wenn die CAL-Leitung auf hohe Stufe geht, um den Kalibrierungstransistor320 einzuschalten, wodurch die MON/Vref2-Leitung28j mit dem Knoten332 verbunden wird. Hierdurch wird der Knoten332 auf eine Spannung geladen, die kleiner als die Einschaltspannung der OLED ist. Am Ende des Zyklus354 geht die CAL-Leitung auf niedrige Stufe, um den Kalibrierungstransistor320 auszuschalten. Während des nächsten Zyklus356 gehen RST und EM dann nacheinander auf hohe Stufe, um die Transistoren321 und322 jeweils einzuschalten, damit (1) die Vrst-Leitung mit einem Knoten334 , welcher der Toranschluss des Speicherkondensators316 ist, und (2) die VDD-Leitung26i mit dem Knoten332 verbunden wird. Hierdurch wird der Treibertransistor312 eingeschaltet, um den Knoten330 auf eine Spannung zu laden, die eine Funktion von Vt und anderen Parametern des Treibertransistors312 ist. - Zu Beginn des nächsten in
6B gezeigten Zyklus358 gehen die Leitungen RST und EM auf niedrige Stufe, um die Transistoren321 und322 auszuschalten, wonach die SEL-Leitung auf hohe Stufe geht, um den Schalttransistor318 einzuschalten, sodass eine Programmierspannung Vp zum Tor des Treibertransistors312 geführt wird. Der Knoten330 am Quellenanschluss des Treibertransistors312 bleibt im Wesentlichen wegen der großen Kapazität COLED der OLED314 unverändert. Die Torquellenspannung des Transistors312 ist daher eine Funktion von Mobilität, Vt und anderen Parametern des Treibertransistors312 und kann somit einen Ausgleich für alle diese Parameter schaffen. -
7A ist ein Schaltbild einer weiteren beispielhaften Treiberschaltung, die die Torquellenspannung Vgs des Treibertransistors412 des Pixels410 modifiziert, um Variationen bei Treibertransistorparametern wegen Prozessvariationen, Alterung und/oder Temperaturvariationen auszugleichen. Diese Schaltung umfasst eine Überwachungsleitung28j , die mit dem Knoten430 durch einen über eine RD-Leitung420 gesteuerten Lesetransistor422 gekoppelt ist, zum Lesen der aktuellen Werte von Betriebsparametern wie Treiberstrom und Voled. Der Treibertransistor412 , der Schalttransistor418 und die OLED414 sind so wie oben bei der Schaltung von2A beschrieben. -
7B ist ein schematisches Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in7A gezeigte Pixel410 . Zu Beginn der ersten Phase442 eines Programmierzyklus446 geht sowohl die SEL-Leitung als auch die RD-Leitung auf hohe Stufe, um (1) einen Schalttransistor418 zum Laden des Tors des Treibertransistors412 auf eine Programmierspannung Vp von der Datenleitung22j einzuschalten, und (2) einen Lesetransistor422 zum Laden der Quelle des Transistors412 (Knoten430 ) auf eine Spannung Vref von einer Überwachungsleitung28j einzuschalten. Während der zweiten Phase444 des Programmierzyklus446 geht die RD-Leitung auf niedrige Stufe, um den Lesetransistor422 auszuschalten, sodass die Ladung des Knotens430 durch den Transistor412 , der wegen der andauernden hohen Stufe der SEL-Leitung eingeschaltet bleibt, zurückgesetzt wird. Die Torquellenspannung des Transistors312 ist daher eine Funktion von Mobilität, Vt und anderen Parametern des Transistors212 und kann somit einen Ausgleich für alle diese Parameter schaffen. -
8A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Treiberschaltung für ein Pixel510 , die einen Emissionstransistor522 zur Pixelschaltung von7A zwischen der Quellenseite des Speicherkondensators522 und der Quelle des Treibertransistors512 hinzufügt. Der Treibertransistor512 , der Schalttransistor518 , der Lesetransistor520 und die OLED414 sind so wie oben bei der Schaltung von7A beschrieben. -
8B ist ein schematisches Zeitdiagramm beispielhafter Betriebszyklen für das in8A gezeigte Pixel510 . Die EM-Leitung ist auf niedriger Stufe, wie in8B zu sehen ist, um den Emissionstransistor522 während des gesamten Programmierzyklus554 auszuschalten, damit ein schwarzes Bild erzeugt wird. Der Emissionstransistor ist auch während des gesamten über die RD-Leitung540 gesteuerten Messzyklus aus, um unerwünschte Effekte von der OLED514 zu vermeiden. Das Pixel510 kann ohne pixelinterne Kompensation programmiert werden, wie in8B dargestellt, oder es kann auf ähnliche Weise programmiert werden, wie oben für die Schaltung von2A beschrieben. -
9A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Treiberschaltung für ein Pixel610 , die sich von der Schaltung von8A nur dadurch unterscheidet, dass der einzelne Emissionstransistor durch ein Paar von Emissionstransistoren622a und622b ersetzt ist, die parallel geschaltet sind und über zwei verschiedene EM-Leitungen EMa und EMb gesteuert werden. Die beiden Emissionstransistoren können abwechselnd verwendet werden, um die Alterung der Emissionstransistoren handzuhaben, wie in den beiden Zeitdiagrammen von9B und9C gezeigt. Im Zeitdiagramm von9B ist die EMa-Leitung auf hoher Stufe und die EMAb-Leitung ist auf niedriger Stufe während der ersten Phase eines Treiberzyklus660 , und dann ist die EMa-Leitung auf niedriger Stufe und die EMAb-Leitung ist auf hoher Stufe während der zweiten Phase desselben Treiberzyklus. Im Zeitdiagramm von9C ist die EMa-Leitung auf hoher Stufe und die EMAb-Leitung ist auf niedriger Stufe während eines ersten Treiberzyklus672 , und dann ist die EMa-Leitung auf niedriger Stufe und die EMAb-Leitung ist auf hoher Stufe während eines zweiten Treiberzyklus676 . -
10A ist ein Schaltbild einer beispielhaften Treiberschaltung für ein Pixel710 , die der in3A oben beschriebenen Schaltung ähnlich ist, ausgenommen, dass die Schaltung in10A eine Überwachungsleitung28j hinzufügt, wobei die EM-Leitung sowohl den Vref-Transistor742 als auch den Emissionstransistor722 steuert, und der Treibertransistor712 und der Emissionstransistor722 getrennte Anschlüsse an die VDD-Leitung haben. Der Treibertransistor12 , der Schalttransistor18 , der Speicherkondensator716 und die OLED414 sind so wie oben bei der Schaltung von3A beschrieben. - Wie aus dem Zeitdiagramm von
10B ersichtlich ist, geht die EM-Leitung740 während des Programmierzyklus auf hohe Stufe und verbleibt auf hoher Stufe, um den p-Emissionstransistor722 auszuschalten. Hierdurch wird die Quellenseite des Speicherkondensators716 von der VDD-Leitung26i getrennt, um das Pixel710 vor Fluktuationen der VDD-Spannung während des Programmierzyklus zu schützen, um dadurch jeglichen Einfluss von VDD-Variationen auf den Pixelstrom zu vermeiden. Dadurch, dass die EM-Leitung auf hoher Stufe steht, wird auch der n-Bezugstransistor742 eingeschaltet, um die Quellenseite des Speicherkondensators716 mit der Vrst-Leitung744 zu verbinden, sodass der Kondensatoranschluss B auf Vrst geladen wird. Die Torspannung des Treibertransistors712 ist hoch, sodass der Treibertransistor712 aus ist. Die Spannung auf der Torseite des Kondensators716 wird über die mit dem Tor des Schalttransistors718 verbundene WR-Leitung745 gesteuert, und, wie im Zeitdiagramm gezeigt, die WR-Leitung745 geht während eines Abschnitts des Programmierzyklus auf niedrige Stufe, um den p-Transistor718 einzuschalten, wodurch die Programmierspannung Vp an das Tor des Treibertransistors712 und an die Torseite des Speicherkondensators716 angelegt wird. - Wenn die EM-Leitung
740 am Ende des Programmierzyklus auf niedrige Stufe geht, schaltet der Transistor722 ein, um den Kondensatoranschluss B mit der VDD-Leitung zu verbinden. Dies bewirkt die Torspannung des Treibertransistors712 von Vdd – Vp, und der Treibertransistor schaltet ein. Die Ladung auf dem Kondensator ist Vrst – Vdd – Vp. Da der Kondensator716 während des Treiberzyklus mit der VDD-Leitung verbunden ist, beeinträchtigen eventuelle Vdd-Fluktuationen den Pixelstrom nicht. -
10C ist ein Zeitdiagramm für einen TFT-Lesevorgang, der während eines Intervalls stattfindet, wenn sowohl die RD-Leitung als auch die EM-Leitung auf niedriger Stufe ist, und die WR-Leitung auf hoher Stufe ist, sodass der Emissionstransistor722 ein ist, und der Schalttransistor718 aus ist. Es besteht eine Verbindung der Überwachungsleitung28j mit der Quelle des Treibertransistors712 während des Intervalls, wenn die RD-Leitung746 auf niedriger Stufe ist, um den Lesetransistor726 einzuschalten, wodurch das Intervall, wenn Strom durch den Treibertransistor zur OLED714 fließt, überlappt wird, sodass dieser durch den Treibertransistor712 fließende Strom über die Überwachungsleitung28j abgelesen werden kann. -
10D ist ein Zeitdiagramm für einen OLED-Lesevorgang, der während eines Intervalls stattfindet, wenn die RD-Leitung746 auf niedriger Stufe ist, und sowohl die EM-Leitung als auch die WR-Leitung auf hoher Stufe ist, sodass sowohl der Emissionstransistor722 als auch der Schalttransistor718 aus ist. Es besteht eine Verbindung der Überwachungsleitung28j mit der Quelle des Treibertransistors712 während des Intervalls, wenn die RD-Leitung auf niedriger Stufe ist, um den Lesetransistor726 einzuschalten, sodass die Spannung an der Anode der OLED714 über die Überwachungsleitung28j abgelesen werden kann. -
11A ist ein schematisches Schaltbild einer Pixelschaltung mit IR-Kompensation. Die Spannungen Vmonitor und Vdata sind so dargestellt, dass sie auf zwei getrennten Leitungen geliefert werden, diese Spannungen können aber beide auf derselben Leitung in dieser Schaltung geliefert werden, da Vmonitor während des Programmierzyklus keine Aufgabe hat, und Vdata während des Messzyklus keine Aufgabe hat. Die beiden Transistoren Ta und Tb können zwischen Reihen und Spalten zum Liefern der Spannungen Vref und Vdd geteilt werden, und das Steuersignal EM kann zwischen Spalten geteilt werden. - Während normalen Betriebs der Schaltung von
11A , wie im Zeitdiagramm von11B dargestellt, schaltet das Steuersignal WR die Transistoren T2 und Ta ein, um die Programmierdaten Vp und die Bezugsspannung Vref zu gegenüberliegenden Seiten des Speicherkondensators Cs zu liefern, während das Steuersignal EM den Transistor Tb ausschaltet. Die in Cs gespeicherte Spannung ist daher Vref – Vp. Während des Treiberzyklus schaltet das Signal EM den Transistor Tb ein, und das Signal WR schaltet die Transistoren T2 und Ta aus. So wird die Torquellenspannung Vref – Vp und unabhängig von Vdd. -
11C ist ein Zeitdiagramm zum Erhalten einer direkten Ausgabe der Parameter des Transistors T1 in der Schaltung von11A . In einem ersten Zyklus schaltet das Steuersignal WR den Transistor T2 ein, und das Pixel wird mit einer kalibrierten Spannung Vdata für einen bekannten Zielstrom programmiert. Während des zweiten Zyklus schaltet das Steuersignal RD den Transistor T3 ein, und der Pixelstrom wird durch den Transistor T3 und die Leitung Vmonitor gelesen. Während des zweiten Zyklus ist die Spannung auf der Vmonitor-Leitung ausreichend niedrig, um ein Einschalten der OLED zu verhindern. Die kalibrierte Spannung wird dann modifiziert, bis der Pixelstrom mit dem Zielstrom zur Übereinstimmung kommt. Die endgültige modifizierte und kalibrierte Spannung wird dann als ein Punkt in den TFT-Strom-Spannung-Eigenschaften verwendet, um den entsprechenden Strom durch den Transistor T1 zu extrahieren. Alternativ kann ein Strom durch die Vmonitor-Leitung und den Transistor T3 geleitet werden, während die Transistoren T2 und Ta eingeschaltet sind, und Vdata auf eine feste Spannung eingestellt ist. Zu diesem Punkt ist die auf der Leitung Vmonitor erzeugte Spannung die Torspannung des Transistors T1 für den entsprechenden Strom. -
11D ist ein Zeitdiagramm zum Erhalten einer direkten Ausgabe der OLED-Spannung in der Schaltung von11A . Im ersten Zyklus schaltet das Steuersignal WR den Transistor T2 ein, und das Pixel wird mit einer Aus-Spannung programmiert, sodass der Treibertransistor T1 keinen Strom liefert. Während des zweiten Zyklus schaltet das Steuersignal RD den Transistor T3 ein, sodass der OLED-Strom über die Vmonitor-Leitung gelesen werden kann. Die Vmonitor-Spannung ist nach einem bekannten Zielstrom vorkalibriert. Die Vmonitor-Spannung wird dann modifiziert, bis der OLED-Strom mit dem Zielstrom zur Übereinstimmung kommt. Die modifizierte Vmonitor-Spannung wird dann als ein Punkt in den OLED-Strom-Spannung-Eigenschaften verwendet, um einen Parameter der OLED, wie zum Beispiel ihre Einschaltspannung, zu extrahieren. - Das Steuersignal EM kann den Transistor Tb ganz bis zum Ende des Auslesezyklus ausgeschaltet halten, während das Steuersignal WR den Transistor Ta eingeschaltet hält. In diesem Fall sind die verbleibenden Pixelvorgänge zum Lesen des OLED-Parameters so wie oben für
11C beschrieben. - Alternativ kann ein Strom über die Vmonitor-Leitung zur OLED geleitet werden, sodass die Spannung auf der Vmonitor-Leitung die Torspannung des Treibertransistors T1 für den entsprechenden Strom ist.
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12A ist ein schematisches Schaltbild einer Pixelschaltung mit ladungsbasierter Kompensation. Die Spannungen Vmonitor und Vdata sind so dargestellt, dass sie auf den Leitungen Vmonitor und Vdata geliefert werden, Vmonitor kann jedoch auch Vdata sein, in welchem Falle Vdata eine feste Spannung Vref sein kann. Die beiden Transistoren Ta und Tb können zwischen angrenzenden Reihen zum Liefern der Spannungen Vref und Vdd geteilt werden, und Vmonitor kann zwischen angrenzenden Spalten geteilt werden. - Das Zeitdiagramm in
12B stellt den normalen Betrieb der Schaltung von12A dar. Das Steuersignal WR schaltet die entsprechenden Transistoren Ta und T2 ein, um Programmierspannung Vp von der Vdata-Leitung an den Kondensator Cs anzulegen, und das Steuersignal RD schaltet den Transistor T3 ein, um die Spannung Vref über die Vmonitor-Leitung und den Transistor T3 an den Knoten zwischen dem Treibertransistor T1 und der OLED anzulegen. Vref ist allgemein ausreichend niedrig, um ein Einschalten der OLED zu verhindern. Wie im Zeitdiagramm von12B dargestellt, schaltet das Steuersignal RD den Transistor T3 aus, bevor das Steuersignal WR die Transistoren Ta und T2 ausschaltet. Während dieser Abstandszeit beginnt der Treibertransistor T1 die OLED zu laden und schafft so einen Ausgleich für einen Teil der Variation des Transistor-T1-Parameters, da die erzeugte Ladung eine Funktion des T1-Parameters sein wird. Die Kompensation ist unabhängig vom IR-Abfall, da die Quelle des Treibertransistors T1 während des Programmierzyklus von Vdd getrennt ist. - Das Zeitdiagramm in
12C stellt eine direkte Ausgabe eines Parameters des Treibertransistors T1 in der Schaltung von12A dar. Im ersten Zyklus wird die Schaltung mit einer kalibrierten Spannung für einen bekannten Zielstrom programmiert. Während des zweiten Zyklus schaltet das Steuersignal RD den Transistor T3 ein, um den Pixelstrom über die Vmonitor-Leitung zu lesen. Während des zweiten Zyklus ist die Vmonitor-Spannung ausreichend niedrig, um ein Einschalten der OLED zu verhindern. Nun wird die kalibrierte Spannung variiert, bis der Pixelstrom mit dem Zielstrom zur Übereinstimmung kommt. Der endgültige Wert der kalibrierten Spannung wird dann als ein Punkt in den Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors T1 verwendet, um einen Parameter dieses Transistors zu extrahieren. Alternativ kann ein Strom über die Vmonitor-Leitung zur OLED geleitet werden, während das Steuersignal WR den Transistor T2 einschaltet und Vdata auf eine feste Spannung gestellt wird, sodass die Spannung auf der Vmonitor-Leitung die Torspannung des Treibertransistors T1 für den entsprechenden Strom ist. - Das Zeitdiagramm in
12D stellt eine direkte Ausgabe eines Parameters der OLED in der Schaltung von12A dar. Im ersten Zyklus wird die Schaltung mit einer Aus-Spannung programmiert, sodass der Treibertransistor T1 keinen Strom liefert. Während des zweiten Zyklus schaltet das Steuersignal RD den Transistor T3 ein, und der OLED-Strom wird über die Vmonitor-Leitung gelesen. Die Vmonitor-Spannung während des zweiten Zyklus ist nach einem bekannten Zielstrom vorkalibriert. Die Vmonitor-Spannung wird dann variiert, bis der OLED-Strom mit dem Zielstrom zur Übereinstimmung kommt. Der endgültige Wert der Vmonitor-Spannung wird dann als ein Punkt in den Strom-Spannung-Eigenschaften der OLED verwendet, um einen Parameter der OLED zu extrahieren. EM kann ganz bis zum Ende des Auslesezyklus ausgedehnt werden, um WR aktiviert zu halten. In diesem Fall sind die verbleibenden Pixelvorgänge zum Lesen der OLED so wie bei den vorherigen Schritten. Ein Strom kann an OLED auch über Vmonitor angelegt werden. Zu diesem Punkt ist die erzeugte Spannung auf Vmonitor die TFT-Torspannung für den entsprechenden Strom. - Das Zeitdiagramm in
12E stellt eine indirekte Ausgabe eines Parameters der OLED in der Schaltung von12A dar. Hier wird der Pixelstrom auf ähnliche Weise ausgelesen, wie oben für das Zeitdiagramm von12C beschrieben. Der einzige Unterschied besteht darin, dass während der Programmierung das Steuersignal RD den Transistor T3 ausschaltet, und somit die Torspannung des Treibertransistors T1 auf die OLED-Spannung gestellt wird. Daher muss die kalibrierte Spannung einen Ausgleich für den Effekt der OLED-Spannung und des Parameters des Treibertransistors T1 schaffen, um den Pixelstrom dem Zielstrom anzugleichen. Diese kalibrierte Spannung und die durch direkte T1-Ausgabe extrahierte Spannung können zum Extrahieren der OLED-Spannung verwendet werden. Subtrahieren der von diesem Prozess extrahierten kalibrierten Spannung von der durch direkte TFT-Ausgabe extrahierten kalibrierten Spannung entspricht zum Beispiel dem Effekt der OLED, wenn die beiden Zielströme gleich sind. -
13 ist ein schematisches Schaltbild einer Vorspannungs-Pixelschaltung mit ladungsbasierter Kompensation. Die beiden Transistoren Ta und Tb können zwischen angrenzenden Reihen und Spalten zum Zuführen der Spannungen Vdd und Vref1 geteilt werden, die beiden Transistoren Tc und Td können zwischen angrenzenden Reihen zum Zuführen der Spannungen Vdata und Vref2 geteilt werden, und die Vmonitor-Leitung kann zwischen angrenzenden Spalten geteilt werden. - Bei normalem Betrieb der Schaltung von
13 schaltet das Steuersignal WR die Transistoren Ta, Tc und T2 ein, das Steuersignal RD schaltet den Transistor T3 ein, und das Steuersignal EM schaltet den Transistor Tb und den Transistor Td aus. Die Spannung Vref2 kann Vdata sein. Die Vmonitor-Leitung ist mit einem Bezugsstrom verbunden, und die Vdata-Leitung ist mit einer Programmierspannung vom Quellentreiber verbunden. Das Tor des Treibertransistors T1 wird auf eine mit dem Bezugsstrom von der Vmonitor-Leitung zusammenhängende Vorspannung geladen, und die im Kondensator Cs gespeicherte Spannung ist eine Funktion der Programmierspannung Vp und der Vorspannung. Nach der Programmierung schalten die Steuersignale WR und Rd die Transistoren Ta, Tc, T2 und T3 aus, und EM schaltet den Transistor Tb ein. Daher ist die Torquellenspannung des Transistors T1 eine Funktion der Spannung Vp und der Vorspannung. Da die Vorspannung eine Funktion der Parameter des Transistors T1 ist, wird die Vorspannung gegenüber Variationen beim Transistor T1 unempfindlich. Beim gleichen Vorgang können die Spannungen Vref1 und Vdata vertauscht werden, und der Kondensator Cs kann direkt mit Vdd oder Vref verbunden werden, sodass die Transistoren Tc und Td nicht benötigt werden. - In einem anderen Betriebsmodus ist die Vmonitor-Leitung mit einer Bezugsspannung verbunden. Während des ersten Zyklus bei diesem Vorgang schaltet das Steuersignal WR die Transistoren Ta, Tc und T2 ein, und das Steuersignal RD schaltet den Transistor T3 ein. Vdata ist mit Vp verbunden. Während des zweiten Zyklus dieses Vorgangs schaltet das Steuersignal RD den Transistor T3 aus, sodass die Abflussspannung des Transistors T1 (die Anodenspannung der OLED) zuzunehmen beginnt und eine Spannung VB entwickelt. Diese Änderung der Spannung ist eine Funktion der Parameter des Transistors T1. Während des Treiberzyklus schalten die Steuersignale WR und RD die Transistoren Ta, Tc, T2 und T3 aus. Daher wird die Torquellenspannung des Transistors T1 eine Funktion der Spannungen Vp und VB. In diesem Betriebsmodus können die Spannungen Vdata und Vref1 vertauscht werden, und Cs kann direkt mit Vdd oder einer Bezugsspannung verbunden werden, sodass die Transistoren Td und Tc nicht benötigt werden.
- Für eine direkte Ausgabe eines Parameters des Treibertransistors T1 wird das Pixel durch einen der obenerwähnten Vorgänge mittels einer kalibrierten Spannung programmiert. Der Strom des Treibertransistors T1 wird dann gemessen oder mit einem Bezugsstrom verglichen. In diesem Fall kann die kalibrierte Spannung eingestellt werden, bis der Strom durch den Treibertransistor im Wesentlichen einem Bezugsstrom entspricht. Die kalibrierte Spannung wird dann zum Extrahieren des gewünschten Parameters des Treibertransistors verwendet.
- Für eine direkte Ausgabe der OLED-Spannung wird das Pixel mittels eines der oben beschriebenen Vorgänge mit Schwarz programmiert. Dann wird der Vmonitor-Leitung eine kalibrierte Spannung zugeführt, und der der OLED zugeführte Strom wird gemessen oder mit einem Bezugsstrom verglichen. Die kalibrierte Spannung kann eingestellt werden, bis der OLED-Strom im Wesentlichen einem Bezugsstrom entspricht. Die kalibrierte Spannung kann dann zum Extrahieren der OLED-Parameter verwendet werden.
- Für eine indirekte Ausgabe der OLED-Spannung wird der Pixelstrom auf ähnliche Weise wie beim oben beschriebenen Vorgang für die direkte Ausgabe der Parameter des Treibertransistors T1 ausgelesen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass während der Programmierung das Steuersignal RD den Transistor T3 ausschaltet, und somit die Torspannung des Treibertransistors T1 auf die OLED-Spannung gestellt wird. Die kalibrierte Spannung muss einen Ausgleich für den Effekt der OLED-Spannung und des Treibertransistorparameters schaffen, um den Pixelstrom dem Zielstrom anzugleichen. Diese kalibrierte Spannung und die von der direkten Ausgabe des T1-Parameters extrahierte Spannung können zum Extrahieren der OLED-Spannung verwendet werden. Subtrahieren der von diesem Prozess extrahierten kalibrierten Spannung von der von der direkten Ausgabe des Treibertransistors extrahierten kalibrierten Spannung entspricht zum Beispiel dem Effekt der OLED, wenn die beiden Zielströme gleich sind.
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14A zeigt eine Pixelschaltung mit einer Signalleitung, die mit einer OLED und der Pixelschaltung verbunden ist, und14B zeigt die Pixelschaltung mit einer Elektroden-ITO-Gestaltung als eine Signalleitung. - Dasselbe System, das zur Kompensierung der Pixelschaltungen verwendet wird, kann zum Analysieren eines gesamten Displaypanels während verschiedener Herstellungsphasen genutzt werden, z. B. nach Backplane-Herstellung, nach OLED-Herstellung und nach der gesamten Montage. In jeder Phase kann die durch die Analyse erhaltene Information zur Identifizierung von Defekten und deren Behebung mit verschiedenen Techniken, wie Laserreparatur, genutzt werden. Um das Panel messen zu können, muss entweder ein direkter Pfad zu jedem Pixel zum Messen des Pixelstroms bestehen, oder es kann ein partielles Elektrodenmuster für den Messpfad verwendet werden, wie in
14B dargestellt. In letzterem Falle ist die Elektrode so gestaltet, dass zuerst die Vertikalen berührt werden, und nach Abschluss der Messung ist die Elektrodenbalance vollendet. -
15 zeigt eine typische Anordnung für ein Panel und dessen Signale während eines Paneltests, einschließlich einer Pad-Anordnung zum Prüfen des Panels. Jedes zweite Signal ist über einen Multiplexer mit einer Standardstufe, die das Signal auf einen Standardwert einstellt, an einem Pad angelegt. Jedes Signal kann über den Multiplexer gewählt werden, um entweder das Panel zu programmieren oder einen Strom, eine Spannung und/oder Ladung von den einzelnen Pixelschaltungen zu messen. -
16 zeigt eine Pixelschaltung für Testzwecke. Im Folgenden werden einige Werkstests aufgeführt, die ausgeführt werden können, um Defekte bei den Pixelschaltungen zu identifizieren. Ein ähnliches Konzept kann für andere Pixelschaltungen angewandt werden, obwohl die folgenden Tests für die in16 gezeigte Pixelschaltung konzipiert sind. - Test Nr. 1:
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- WR ist hoch (Data = hoch und Data = niedrig und Vdd = hoch).
- Wobei Ith_low der niedrigstzulässige Strom für Data = niedrig, und Ith_high der höchstzulässige Strom für Data = hoch ist.
- Test Nr. 2:
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- Statisch: WR ist hoch (Data = hoch und Data = niedrig).
- Dynamisch: WR geht auf hoch und nach Programmierung auf niedrig (Data = niedrig bis hoch und Data = hoch bis niedrig).
- Ith_high_dyn ist der höchstzulässige Strom für „Daten hoch” bei dynamischer Programmierung.
- Ith_high_low ist der höchstzulässige Strom für „Daten hoch” bei statischer Programmierung.
- Auch das folgende Schema kann verwendet werden: Statisch: WR ist hoch (Data = niedrig und Data = hoch). Dynamisch: WR geht auf hoch und nach Programmierung auf niedrig (Data = hoch bis niedrig).
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17 zeigt eine Pixelschaltung für Gebrauch beim Testen eines ganzen Displays. Im Folgenden werden einige Werkstests aufgeführt, die ausgeführt werden können, um Defekte beim Display zu identifizieren. Ein ähnliches Konzept kann für andere Schaltungen angewandt werden, obwohl die folgenden Tests für die in17 gezeigte Schaltung konzipiert sind. - Test 3:
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- Messen von T1- und OLED-Strom über Monitor.
- Zustand 1: T1 ist OK von Backplane-Test.
- Itft_high ist der höchstmögliche Strom für TFT-Strom für einen bestimmten Datenwert.
- Itft_high ist der niedrigstmögliche Strom für TFT-Strom für einen bestimmten Datenwert.
- Ioled_high ist der höchstmögliche Strom für OLED-Strom für eine bestimmte OLED-Spannung.
- Ioled_low ist der niedrigstmögliche Strom für OLED-Strom für eine bestimmte OLED-Spannung.
- Test 4:
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- Messen von T1- und OLED-Strom über Monitor
- Zustand 2: T1 ist offen von Backplane-Test
- Test 5:
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- Messen von T1- und OLED-Strom über Monitor
- Zustand 3: T1 kurzgeschlossen von Backplane-Test
- Um einen Ausgleich für Defekte zu schaffen, die dunkler sind als die klingenden Pixel, können die umgebenden Pixel genutzt werden, um die zusätzlich erforderliche Helligkeit für Video/Bilder zu liefern. Es gibt verschiedene Methoden, um diese zusätzliche Helligkeit bereitzustellen, wie folgt:
- 1. Nutzen aller unmittelbaren Umgebungspixel und Aufteilen der zusätzlichen Helligkeit unter diesen. Das Problem bei dieser Methode ist, dass in den meisten Fällen der Anteil, der jedem Pixel zugewiesen wird, von diesem nicht genau erzeugt wird. Da sich der von jedem Umgebungspixel verursachte Fehler zum Gesamtfehler addiert, wird der Fehler sehr groß, wodurch der Wirkungsgrad der Korrektur reduziert wird.
- 2. Bereitstellen der vom defekten Pixel zusätzlich benötigten Helligkeit durch ein (oder zwei) Pixel aus den umgebenden Pixeln. In diesem Fall kann die Position der bei Kompensierung aktiven Pixel umgeschaltet werden, um den lokalisierten Bildfehler zu minimieren.
- Während der Lebensdauer des Displays können gewisse Soft-Defekte Material auf (immer hellen) Pixeln erzeugen, was sich für den Nutzer sehr störend erweisen kann. Die Echtzeitmessung des Panels kann neu gebildetes Pixelmaterial identifizieren. Mit zusätzlicher Spannung über die Überwachungsleitung kann die OLED zerstört und in ein dunkles Pixel umgewandelt werden. Mithilfe des oben beschriebenen Kompensationsverfahrens kann auch der visuelle Effekt der dunklen Pixel reduziert werden.
- Obwohl bestimmte Ausführungsformen und Anwendungen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf genaue Bauweisen und Zusammensetzungen, wie sie hier offenbart sind, beschränkt ist, und dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Variationen aus den vorangehenden Beschreibungen offensichtlich werden können, ohne von der Wesensart und dem Umfang der Erfindung gemäß Definition in den angefügten Ansprüchen abzuweichen.
Claims (6)
- System zum Steuern einer Anordnung von Pixeln in einem Display, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die Folgendes umfasst: eine lichtemittierende Vorrichtung; einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist; einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung; eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert; eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; und einen Controller, der konfiguriert ist für Zuführen einer Programmierspannung, bei der es sich um eine kalibrierte Spannung für einen bekannten Zielstrom handelt, Lesen des tatsächlichen durch den Treibertransistor zu einer Überwachungsleitung fließenden Stroms, Ausschalten der lichtemittierenden Vorrichtung, während die kalibrierte Spannung modifiziert wird, um den durch den Treibertransistor gelieferten Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen; Modifizieren der kalibrierten Spannung, um den durch den Treibertransistor gelieferten Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen, und Bestimmen eines der modifizierten kalibrierten Spannung entsprechenden Stroms basierend auf vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors.
- System zum Steuern einer Anordnung von Pixeln in einem Display, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die Folgendes umfasst: eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist, einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung, eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert, eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert, und einen Controller, konfiguriert für Zuführen einer Programmierspannung, bei der es sich um eine vorbestimmte feste Spannung handelt, Zuführen eines Stroms von einer externen Quelle zur lichtemittierenden Vorrichtung und Lesen der Spannung am Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung.
- System zum Steuern einer Anordnung von Pixeln in einem Display, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die Folgendes umfasst: eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist, einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung, eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert, eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert, und einen Controller, konfiguriert für Zuführen einer Programmierspannung, bei der es sich um eine Aus-Spannung handelt, sodass der Treibertransistor keinen Strom an die lichtemittierende Vorrichtung liefert, Zuführen eines Stroms von einer externen Quelle zu einem Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung, wobei die externe Quelle eine auf einem bekannten Zielstrom basierende vorkalibrierte Spannung aufweist, Modifizieren der vorkalibrierten Spannung, um den Strom im Wesentlichen dem Zielstrom anzugleichen, Lesen des der modifizierten kalibrierten Spannung entsprechenden Stroms und Bestimmen eines der modifizierten kalibrierten Spannung entsprechenden Stroms basierend auf vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften der OLED.
- System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die Folgendes umfasst: eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist, einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung, eine Bezugsspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Bezugsspannungsquelle mit dem Speicherkondensator steuert, eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert; und einen Controller, konfiguriert für Zuführen eines Stroms von einer externen Quelle zur lichtemittierenden Vorrichtung und Lesen der Spannung am Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung als Torspannung des Treibertransistors für den entsprechenden Strom.
- System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die Folgendes umfasst: eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist, einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung, eine Zuführspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Zuführspannungsquelle mit dem Speicherkondensator und dem Treibertransistor steuert, eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert, eine Überwachungsleitung, die mit einem dritten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Überwachungsleitung mit einem Knoten zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung und dem Treibertransistor steuert, und einen Controller, der die Programmierspannungsquelle steuert, um eine Spannung zu erzeugen, bei der es sich um eine kalibrierte Spannung handelt, die einem bekannten Zielstrom durch den Treibertransistor entspricht, die Überwachungsleitung zum Lesen eines Stroms durch die Überwachungsleitung steuert, wobei eine Überwachungsspannung ausreichend niedrig ist, um ein Einschalten der lichtemittierenden Vorrichtung zu verhindern, die Programmierspannungsquelle steuert, um die kalibrierte Spannung zu modifizieren, bis der Strom durch den Treibertransistor im Wesentlichen mit dem Zielstrom übereinstimmt, und einen Strom identifiziert, der der modifizierten kalibrierten Spannung in vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors entspricht, wobei der identifizierte Strom der gegenwärtigen Schwellenspannung des Treibertransistors entspricht.
- System zur Steuerung einer Anordnung von Pixeln in einem Display, wobei jedes Pixel eine Pixelschaltung einschließt, die Folgendes umfasst: eine lichtemittierende Vorrichtung, einen Treibertransistor zum Treiben von Strom durch die lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Treiberspannung über dem Treibertransistor während eines Emissionszyklus, wobei der Treibertransistor ein Tor, eine Quelle und einen Abfluss aufweist, einen mit dem Tor des Treibertransistors gekoppelten Speicherkondensator zur Steuerung der Treiberspannung, eine Zuführspannungsquelle, die mit einem ersten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Zuführspannungsquelle mit dem Speicherkondensator und dem Treibertransistor steuert, eine Programmierspannungsquelle, die mit einem zweiten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Programmierspannung mit dem Tor des Treibertransistors steuert, sodass der Speicherkondensator eine dem Unterschied zwischen der Bezugsspannung und der Programmierspannung entsprechende Spannung speichert, eine Überwachungsleitung, die mit einem dritten Schalttransistor gekoppelt ist, der die Kopplung der Überwachungsleitung mit einem Knoten zwischen der lichtemittierenden Vorrichtung und dem Treibertransistor steuert, und einen Controller, der die Programmierspannungsquelle steuert, um eine Aus-Spannung zu erzeugen, die verhindert, dass der Treibertransistor Strom zur lichtemittierenden Vorrichtung leitet, die Überwachungsleitung steuert, um eine vorkalibrierte Spannung von der Überwachungsleitung zu einem Knoten zwischen dem Treibertransistor und der lichtemittierenden Vorrichtung zu führen, wobei die vorkalibrierte Spannung Stromfluss durch den Knoten zur lichtemittierenden Vorrichtung verursacht, wobei die vorkalibrierte Spannung einem vorbestimmten Zielstrom durch den Treibertransistor entspricht, die vorkalibrierte Spannung modifiziert, bis der durch den Knoten zur lichtemittierenden Vorrichtung fließende Strom im Wesentlichen mit dem Zielstrom übereinstimmt, und einen Strom identifiziert, der der modifizierten vorkalibrierten Spannung in vorbestimmten Strom-Spannung-Eigenschaften des Treibertransistors entspricht, wobei der identifizierte Strom der Spannung der lichtemittierenden Vorrichtung entspricht.
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